JP2024083762A - アーク溶接装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】起動スイッチがオン状態のときであっても、作業者の安全を確保できるようにする。【解決手段】起動スイッチ25は、オン状態のときに溶接電源10の出力を開始する一方、オフ状態のときに溶接電源10の出力を停止する。制御部20は、起動スイッチ25がオン状態で、且つ電流検出部14で検出された電流値が所定の閾値以下となる状態が所定時間継続した場合に、所定時間の経過後に溶接電源10の出力を停止するように、溶接電源10の動作を制御する。【選択図】図4
Description
本発明は、アーク溶接装置に関するものである。
特許文献1には、メインスイッチ及び起動スイッチがオン状態のときは溶接電源が出力開始状態となり、メインスイッチがオン状態で起動スイッチがオフ状態のときは溶接電源が出力停止状態となり、出力開始状態中の溶接電流の通電中に溶接電圧が基準電圧値以上になったことを判別すると溶接電源を所定期間だけ出力停止状態にするようにした被覆アーク溶接制御方法が開示されている。
ところで、従来の発明では、起動スイッチがオン状態のときに溶接電源が出力開始状態となり、溶接棒を母材から引き離しても、溶接電源の出力が維持される。そのため、作業者が不用意に溶接棒に触れた場合に感電するおそれがある。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、起動スイッチがオン状態のときであっても、作業者の安全を確保できるようにすることにある。
第1の発明は、溶接棒と被溶接物との間にアークを発生させて前記被溶接物を溶接するアーク溶接装置であって、溶接電流及び溶接電圧を出力する溶接電源と、前記溶接電流を検出する電流検出部と、オン状態のときに前記溶接電源の出力を開始する一方、オフ状態のときに前記溶接電源の出力を停止する起動スイッチと、前記溶接電源の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記起動スイッチがオン状態で、且つ前記電流検出部で検出された電流値が所定の閾値以下となる状態が所定時間継続した場合に、前記所定時間の経過後に前記溶接電源の出力を停止するように、前記溶接電源の動作を制御する。
第1の発明では、起動スイッチがオン状態のときであっても、作業者の安全を確保することができる。
具体的に、起動スイッチがオン状態のときには、溶接棒を被溶接物から引き離しても、溶接電源の出力が維持されることから、作業者が不用意に溶接棒に触れた場合に感電するおそれがある。
これに対し、本実施形態では、溶接棒を被溶接物から引き離した場合に、溶接電流の電流値がゼロ付近を推移することに着目して、起動スイッチがオン状態で、且つ電流検出部で検出された電流値が所定の閾値以下となる状態が所定時間継続した場合に、所定時間の経過後に溶接電源の出力を停止するようにしている。
このように、起動スイッチがオン状態であっても、溶接棒を被溶接物から引き離した場合には、溶接電源の出力を停止することで、作業者が不用意に溶接棒に触れても感電するおそれはなく、作業者の安全を確保することができる。
第2の発明は、第1の発明のアーク溶接装置において、前記溶接電圧を検出する電圧検出部を備え、前記制御部は、前記起動スイッチがオン状態で、且つ前記電圧検出部で検出された電圧値が所定の閾値以上となる状態が所定時間継続した場合に、前記所定時間の経過後に前記溶接電源の出力を停止するように、前記溶接電源の動作を制御する。
第2の発明では、溶接電流の電流値による判定に加えて、溶接電圧の電圧値による判定を行うことで、溶接棒が被溶接物から引き離された状態であることを、より正確に把握することができる。
第3の発明は、第1又は2の発明のアーク溶接装置において、前記溶接棒を保持するホルダと、前記ホルダに設けられ、所定の第1色を点灯するランプと、を備え、前記制御部は、前記溶接電源が出力動作中である場合に前記第1色を点灯するように、前記ランプの動作を制御する。
第3の発明では、作業者は、ランプの点灯状態に応じて、溶接電源が出力動作中であることを容易に認識することができる。そのため、作業者が溶接棒に不用意に触れるのを未然に防止することができる。ここで、ランプの第1色として、例えば、赤色を採用することが考えられる。
第4の発明は、第3の発明のアーク溶接装置において、前記ランプは、前記第1色と、前記第1色とは異なる第2色と、を選択的に点灯可能に構成され、前記制御部は、前記溶接電源が出力動作中である場合に前記第1色を点灯する一方、前記溶接電源が出力停止中である場合に前記第2色を点灯するように、前記ランプの動作を制御する。
第4の発明では、作業者は、ランプの点灯状態に応じて、溶接電源が出力動作中であることを容易に認識することができる。そのため、作業者が溶接棒に不用意に触れるのを未然に防止することができる。ここで、ランプの第2色として、例えば、緑色を採用することが考えられる。
第5の発明は、第3の発明のアーク溶接装置において、前記ランプは、前記第1色と、前記第1色とは異なる第2色と、前記第1色及び前記第2色とは異なる第3色と、を選択的に点灯可能に構成され、前記制御部は、前記溶接電源が出力動作中である場合に前記第1色を点灯し、前記起動スイッチがオフ状態である場合に前記第2色を点灯し、前記起動スイッチがオン状態で且つ前記溶接電源が出力停止中である場合に前記第3色を点灯するように、前記ランプの動作を制御する。
第5の発明では、作業者は、ランプの点灯状態に応じて、溶接電源が出力動作中であることを容易に認識することができる。そのため、作業者が溶接棒に不用意に触れるのを未然に防止することができる。ここで、ランプの第3色として、例えば、橙色を採用することが考えられる。
第6の発明は、第3の発明のアーク溶接装置において、前記ランプは、前記ホルダにおける前記溶接棒が保持された側とは反対側の端部に設けられる。
第6の発明では、溶接棒から離れた位置にランプを設けることで、溶接ヒュームやスパッタがランプに付着するのを抑えることができる。
第7の発明は、第6の発明のアーク溶接装置において、前記ランプは、前記ホルダの周囲に沿って延びるリング状に形成される。
第7の発明では、リング状のランプを設けることで、作業者は、溶接姿勢に影響されることなく、常に、ランプの点灯状態を確認することができる。
本発明によれば、起動スイッチがオン状態のときであっても、作業者の安全を確保することができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
図1に示すように、アーク溶接装置1は、溶接棒5と被溶接物Wとの間にアークを発生させて被溶接物Wを溶接する。アーク溶接装置1は、溶接電源10と、起動スイッチ25と、ホルダ30と、を備える。溶接電源10は、商用電源2に接続される。
溶接電源10は、入力スイッチ11と、電源主回路部12と、駆動部13と、電流検出部14と、電流検出回路15と、電圧検出部16と、電圧検出回路17と、制御部20と、ランプ制御部21と、起動スイッチ検出部22と、設定部26と、を有する。
設定部26は、移動平均としての設定電流及び設定電圧を設定する。
入力スイッチ11は、商用電源2のオン状態又はオフ状態を切り替える。電源主回路部12は、駆動部13から出力される駆動信号に基づいて、溶接電源10の出力としての溶接電流及び溶接電圧を出力する。
ここで、溶接電源10の出力がオン(ON)するとは、溶接電源10の出力としての溶接電流及び溶接電圧の出力の少なくともいずれかが所定の閾値に対して所定の範囲となっている状態である。具体的には、溶接電流の場合、所定の閾値を超えて大きくなっている状態であり、溶接電圧の場合、所定の閾値を下回り、小さくなっている状態となる。
また、溶接電源10の出力が停止する、言い換えると、溶接電源10の出力がオフ(OFF)するとは、溶接電源10の出力としての溶接電流及び溶接電圧の少なくともいずれかが所定の閾値に対して所定の範囲となっている状態である。具体的には、溶接電流の場合、出力が0A、又は少なくとも所定の閾値以下に小さくなっている状態である。溶接電圧の場合、所定の閾値以上に大きくなっている状態である。
溶接電源10の出力のオン(ON)状態やオフ(OFF)状態に関する所定の閾値は、例えば、溶接電流の場合は8~10A、溶接電圧の場合は50Vである。溶接電源10の出力がオン(ON)の状態やオフ(OFF)の状態は、さらに、溶接電流又は溶接電圧の瞬間的な変動による瞬間的なアーク切れと区別するため、所定の閾値に対する所定の範囲を満たすことが所定時間(例えば1秒)以上継続しているかで判定するのが好ましい。
なお、溶接電源10の出力のオン(ON)状態やオフ(OFF)状態に関する所定の閾値は、溶接電流、溶接電圧の場合は、それぞれにおいて、共通の値としているが、異なる値としても良い。
電流検出部14は、電源主回路部12から出力された溶接電流を検出する。電流検出回路15は、電流検出部14の検出値を電流検出信号として制御部20に送る。
電圧検出部16は、電源主回路部12から出力された溶接電圧を検出する。電圧検出回路17は、電圧検出部16の検出値を電圧検出信号として制御部20に送る。
制御部20は、溶接電源10における電源主回路部12の動作を制御する。制御部20は、電流検出部14で検出された電流値と、電圧検出部16で検出された電圧値と、設定部26で設定された設定電流と、に基づいて、設定電流に従うように制御信号を出力する。
制御部20には、ランプ制御部21が接続される。なお、制御部20は、ランプ制御部21を含む構成であってもよい。ランプ制御部21は、後述するランプ35の点灯動作を制御する。
起動スイッチ25は、オン(ON)状態のときに溶接電源10の出力を開始する一方、オフ(OFF)状態のときに溶接電源10の出力を停止する。起動スイッチ検出部22は、起動スイッチ25がオン状態又はオフ状態であるかを検出する。起動スイッチ検出部22は、起動スイッチ25のオン状態又はオフ状態を示す信号を制御部20に送る。
ホルダ30は、溶接棒5を保持する。図2に示すように、ホルダ30は、一対のクランプ部31と、把持部32と、レバー部33と、ランプ35と、を有する。
クランプ部31は、溶接棒5を挟み込んで保持する。把持部32は、溶接作業中に作業者が把持する部分である。レバー部33は、一対のクランプ部31の間隔を広げるために用いる。作業者がレバー部33と把持部32とを握ることで、一対のクランプ部31の間隔が広がり、一対のクランプ部31の間に溶接棒5を配置することができる。作業者がレバー部33を離すことで、一対のクランプ部31の間隔が狭くなり、一対のクランプ部31の間に溶接棒5が挟み込まれる。これにより、ホルダ30に溶接棒5が保持される。
ランプ35は、所定の第1色を点灯する。ここで、ランプ35の第1色として、例えば、赤色を採用することができる。ランプ35は、溶接電源10の出力状態に応じて点灯する。なお、ランプ35の点灯状態について、詳しくは後述する。
ランプ35は、ホルダ30の把持部32における溶接棒5が保持された側、つまり、クランプ部31とは反対側の端部に設けられる。ランプ35は、ホルダ30の把持部32の周囲に沿って延びるリング状に形成される。
〈作業者の安全対策について〉
ところで、起動スイッチ25がオン状態のときに溶接電源10の出力を開始するようにした場合、溶接棒5を被溶接物Wから引き離しても、溶接電源10の出力が維持されることとなる。
ところで、起動スイッチ25がオン状態のときに溶接電源10の出力を開始するようにした場合、溶接棒5を被溶接物Wから引き離しても、溶接電源10の出力が維持されることとなる。
具体的に、図3の比較例に示すように、時点t1において、起動スイッチ25をオン状態にすると、溶接電圧の波形が立ち上がって無負荷電圧が生じ、時点t2において、溶接棒5と被溶接物Wとの間で溶接電流が流れる。
その後、時点t3において、溶接棒5を被溶接物Wから引き離すことで、溶接棒5と被溶接物Wとの間で溶接電流が流れなくなり、溶接電流がゼロとなる。時点t4において、起動スイッチ25をオフ状態にすると、溶接電圧がゼロとなる。これにより、溶接電源10の出力が停止される。
しかしながら、時点t3から時点t4の期間では、溶接棒5を被溶接物Wから引き離した状態で、溶接電圧の出力が維持されることとなり、言い換えると、溶接電源10の出力が停止せず、溶接電源10の出力のオンの状態が維持されていることとなり、作業者が不用意に溶接棒5に触れた場合に電流が流れて感電するおそれがある。
そこで、本実施形態では、起動スイッチ25がオン状態のときであっても、作業者の安全を確保することができるようにした。
具体的に、図4に示すように、時点t1において、起動スイッチ25をオン状態にすると、溶接電圧の波形が立ち上がって無負荷電圧が生じ、時点t2において、溶接棒5と被溶接物Wとの間で溶接電流が流れる。
その後、時点t3において、溶接棒5を被溶接物Wから引き離すことで、溶接棒5と被溶接物Wとの間で溶接電流が流れなくなり、溶接電流がゼロとなる。
ここで、制御部20は、起動スイッチ25がオン状態で、且つ電流検出部14で検出された電流値が所定の閾値以下となる状態が所定時間継続した場合に、所定時間の経過後に溶接電源10の出力を停止するように、溶接電源の動作を制御する。例えば、電流値の閾値を8~10Aとし、所定時間を1秒とする。
また、制御部20は、起動スイッチ25がオン状態で、且つ電圧検出部16で検出された電圧値が所定の閾値以上となる状態が所定時間継続した場合に、所定時間の経過後に溶接電源10の出力を停止するように、溶接電源10の動作を制御する。例えば、電圧値の閾値を50Vとし、所定時間を1秒とする。
溶接電源10の出力が停止していない状態では、溶接棒5と被溶接物Wとの距離が離れすぎると電圧値が上昇する。
図4に示す例では、時点t3から時点t4の期間において、溶接電流が所定の閾値以下となる状態が継続している。また、時点t3から時点t4の期間において、溶接電圧が所定の閾値以上となる状態が継続している。そのため、時点t4の経過後に、溶接電源10の出力を停止する。
時点t5において、起動スイッチ25をオフ状態にしているが、この時点では、既に、溶接電流及び溶接電圧がゼロとなっている。
なお、時点t2から時点t3の期間において、溶接電流が所定の閾値以下、又は溶接電圧が所定の閾値以上となる時点が存在するが、アーク切れが生じた場合など、溶接電流又は溶接電圧の瞬間的な変動であるため、このような時点を除外するのが好ましい。そのため、本実施形態では、溶接電流が所定の閾値以下、又は溶接電圧が所定の閾値以上となる状態が所定時間継続しているかを判定するようにしている。
このように、起動スイッチ25がオン状態であっても、溶接棒5を被溶接物Wから引き離した場合には、溶接電源10の出力を停止することで、作業者が不用意に溶接棒に触れても感電するおそれはなく、作業者の安全を確保することができる。
〈ランプの点灯動作について〉
本実施形態では、溶接電源10の出力状態を作業者が把握し易くなるように、ランプ35の点灯状態を制御するようにした。
本実施形態では、溶接電源10の出力状態を作業者が把握し易くなるように、ランプ35の点灯状態を制御するようにした。
具体的に、図5に示すように、時点t1において、入力スイッチ11をオン状態とする。時点t1から時点t2の期間において、ランプ35は消灯状態となる。
時点t2において、起動スイッチ25をオン状態とすると、溶接電源10の出力が開始される。時点t2から時点t3の期間において、ランプ35は点灯状態となる。
時点t2から時点t3の期間において、溶接棒5を被溶接物Wから引き離すと、溶接棒5と被溶接物Wとの間で溶接電流が流れなくなり、時点t3において、溶接出力がオフ状態となる。時点t3では、ランプ35は消灯状態となる。
時点t4において、起動スイッチ25をオフ状態とする。時点t5において、入力スイッチ11をオフ状態とする。時点t3から時点t5の期間において、ランプ35は消灯状態となる。
ここで、ランプ35が点灯状態となる場合には、常時点灯させてもよいし、所定の周期で点滅させるようにしてもよい。
例えば、溶接作業中、つまり、図4において、溶接電流が所定の閾値以上である時点t2から時点t3の期間中では、ランプ35は比較的遅い周期(例えば、0.5~1Hz)で点滅させるようにすればよい。
また、溶接棒5を被溶接物Wから引き離し、溶接電流が所定の閾値以下、又は溶接電圧が所定の閾値以上となる状態が所定時間継続しているかの判定中、つまり、図4において、時点t3から時点t4の期間中では、ランプ35は、比較的早い周期(1~10Hz)で点滅させるようにすればよい。
《変形例1》
以下、前記実施形態と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。
以下、前記実施形態と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。
図2に示すように、ホルダ30は、一対のクランプ部31と、把持部32と、レバー部33と、ランプ35と、を有する。
変形例1として、ランプ35は、所定の第1色と、第1色とは異なる第2色と、を選択的に点灯可能に構成される。ここで、ランプ35の第1色として、例えば、赤色を採用することができる。ランプ35の第2色として、例えば、緑色を採用することができる。
図6に示すように、入力スイッチ11がオフ状態では、ランプ35は消灯状態となる。時点t1において、入力スイッチ11をオン状態とする。時点t1から時点t2の期間において、ランプ35は緑色(第2色)に点灯する。
時点t2において、起動スイッチ25をオン状態とすると、溶接電源10の出力が開始される。時点t2から時点t3の期間において、ランプ35は赤色(第1色)に点灯する。
時点t2から時点t3の期間において、溶接棒5を被溶接物Wから引き離すと、溶接棒5と被溶接物Wとの間で溶接電流が流れなくなり、時点t3において、溶接出力がオフ状態となる。時点t4において、起動スイッチ25をオフ状態とする。時点t5において、入力スイッチ11をオフ状態とする。時点t3から時点t5の期間において、ランプ35は緑色に点灯する。時点t5の経過後、ランプ35は消灯状態となる。
このようにすれば、作業者は、ランプ35の点灯状態に応じて、溶接電源10が出力動作中であることを容易に認識することができる。具体的には、ランプ35が赤色(第1色)の時は、溶接電源10の出力がされている出力動作中であることを認識し、ランプ35が緑色(第2色)の時は、溶接電源10の出力動作中ではなく、入力スイッチ11がオン状態であることを認識する。そのため、作業者が溶接棒5に不用意に触れるのを未然に防止することができる。
《変形例2》
図2に示すように、ホルダ30は、一対のクランプ部31と、把持部32と、レバー部33と、ランプ35と、を有する。
図2に示すように、ホルダ30は、一対のクランプ部31と、把持部32と、レバー部33と、ランプ35と、を有する。
変形例2として、ランプ35は、所定の第1色と、第1色とは異なる第2色と、第1色及び第2色とは異なる第3色と、を選択的に点灯可能に構成される。ここで、ランプ35の第1色として、例えば、赤色を採用することができる。ランプ35の第2色として、例えば、緑色を採用することができる。ランプ35の第3色として、例えば、橙色を採用することができる。
図7に示すように、入力スイッチ11がオフ状態では、ランプ35は消灯状態となる。時点t1において、入力スイッチ11をオン状態とする。時点t1から時点t2の期間において、ランプ35は緑色(第2色)に点灯する。
時点t2において、起動スイッチ25をオン状態とすると、溶接電源10の出力が開始される。時点t2から時点t3の期間において、ランプ35は赤色(第1色)に点灯する。
時点t2から時点t3の期間において、溶接棒5を被溶接物Wから引き離すと、溶接棒5と被溶接物Wとの間で溶接電流が流れなくなり、時点t3において、溶接出力がオフ状態となる。時点t4において、起動スイッチ25をオフ状態とする。時点t3から時点t4の期間において、ランプ35は橙色(第3色)に点灯する。
時点t4において、起動スイッチ25をオフ状態とする。時点t5において、入力スイッチ11をオフ状態とする。時点t4から時点t5の期間において、ランプ35は緑色に点灯する。時点t5の経過後、ランプ35は消灯状態となる。
このようにすれば、作業者は、ランプ35の点灯状態に応じて、溶接電源10が出力動作中であることを容易に認識することができる。具体的には、ランプ35が赤色(第1色)の時は、溶接電源10の出力が行われている出力動作中であることを認識し、ランプ35が緑色(第2色)の時は、溶接電源10の出力動作中ではなく、起動スイッチ25がオフ状態であることを認識する。ランプ35が橙色(第3色)の時は、溶接電源10の出力動作中ではなく、起動スイッチ25がオン状態であることを認識する。そのため、作業者が溶接棒5に不用意に触れるのを未然に防止することができる。
以上説明したように、本発明は、起動スイッチがオン状態のときであっても、作業者の安全を確保することができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。
1 アーク溶接装置
5 溶接棒
10 溶接電源
14 電流検出部
16 電圧検出部
20 制御部
21 ランプ制御部
25 起動スイッチ
30 ホルダ
35 ランプ
W 被溶接物
5 溶接棒
10 溶接電源
14 電流検出部
16 電圧検出部
20 制御部
21 ランプ制御部
25 起動スイッチ
30 ホルダ
35 ランプ
W 被溶接物
Claims (7)
- 溶接棒と被溶接物との間にアークを発生させて前記被溶接物を溶接するアーク溶接装置であって、
溶接電流及び溶接電圧を出力する溶接電源と、
前記溶接電流を検出する電流検出部と、
オン状態のときに前記溶接電源の出力を開始する一方、オフ状態のときに前記溶接電源の出力を停止する起動スイッチと、
前記溶接電源の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記起動スイッチがオン状態で、且つ前記電流検出部で検出された電流値が所定の閾値以下となる状態が所定時間継続した場合に、前記所定時間の経過後に前記溶接電源の出力を停止するように、前記溶接電源の動作を制御する
アーク溶接装置。 - 請求項1のアーク溶接装置において、
前記溶接電圧を検出する電圧検出部を備え、
前記制御部は、前記起動スイッチがオン状態で、且つ前記電圧検出部で検出された電圧値が所定の閾値以上となる状態が所定時間継続した場合に、前記所定時間の経過後に前記溶接電源の出力を停止するように、前記溶接電源の動作を制御する
アーク溶接装置。 - 請求項1又は2のアーク溶接装置において、
前記溶接棒を保持するホルダと、
前記ホルダに設けられ、所定の第1色を点灯するランプと、を備え、
前記制御部は、前記溶接電源が出力動作中である場合に前記第1色を点灯するように、前記ランプの動作を制御する
アーク溶接装置。 - 請求項3のアーク溶接装置において、
前記ランプは、前記第1色と、前記第1色とは異なる第2色と、を選択的に点灯可能に構成され、
前記制御部は、前記溶接電源が出力動作中である場合に前記第1色を点灯する一方、前記溶接電源が出力停止中である場合に前記第2色を点灯するように、前記ランプの動作を制御する
アーク溶接装置。 - 請求項3のアーク溶接装置において、
前記ランプは、前記第1色と、前記第1色とは異なる第2色と、前記第1色及び前記第2色とは異なる第3色と、を選択的に点灯可能に構成され、
前記制御部は、
前記溶接電源が出力動作中である場合に前記第1色を点灯し、
前記起動スイッチがオフ状態である場合に前記第2色を点灯し、
前記起動スイッチがオン状態で且つ前記溶接電源が出力停止中である場合に前記第3色を点灯するように、前記ランプの動作を制御する
アーク溶接装置。 - 請求項3のアーク溶接装置において、
前記ランプは、前記ホルダにおける前記溶接棒が保持された側とは反対側の端部に設けられる
アーク溶接装置。 - 請求項6のアーク溶接装置において、
前記ランプは、前記ホルダの周囲に沿って延びるリング状に形成される
アーク溶接装置。
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JP (1) | JP2024083762A (ja) |
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2022
- 2022-12-12 JP JP2022197762A patent/JP2024083762A/ja active Pending
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